深空放射治疗重新启动大脑的免疫系统

原创 Newszhao  2018-05-23 16:13  阅读 1,386 次
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NASA和SpaceX等私人太空公司计划在未来15年内将人类送往红色星球 - 但未来太空船任务面临的主要挑战之一是如何保护宇航员免受太空危险的宇宙辐射。

现在,UCSF神经科学家Susanna Rosi博士的实验室已经确定了第一种可能的治疗方法,它可以治疗因暴露于宇宙射线而引起的大脑损伤,这种药物可以防止暴露于模拟空间辐射的小鼠的记忆障碍。

这些是受照射的小鼠海马中的反应性小胶质细胞(红色+绿色)

人类冒险超越地球的保护磁场将暴露于宇宙辐射水平,估计是我们在地球上甚至在国际空间站的低地球轨道上所经历的1000倍。保护宇航员免受这种有害辐射将成为进行深空探索 - 也许有一天是殖民化 - 的关键。

Rosi是UCSF脑和脊髓损伤中心的神经认知研究主任,也是物理治疗和康复科学和神经外科部门的教授,过去四年来一直在进行NASA资助的研究,以了解深空辐射可能会影响宇航员的大脑。

Rosi的研究小组以前发现,将小鼠暴露于模拟空间辐射会导致记忆力,社会交往和焦虑等问题,并将辐射暴露的这些症状与小胶质细胞(大脑免疫系统的一部分)激活相关联。活化的小胶质细胞驱动脑部炎症,类似于神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏病)中所见,并且寻找并消耗突触,即脑细胞之间的信息连接。

“我们已经开始有证据表明长期暴露于深空辐射可能会影响大脑功能,但据我所知,没有人探索过任何可能的对抗措施,可以保护宇航员的大脑对抗这种辐射水平,” Rosi说,他是Weill神经科学研究所,Kavli基础神经科学研究所和UCSF Helen Diller家族综合癌症中心的成员。

在这项新研究中,研究人员与南加州罗马琳达大学的合着者合作,让老鼠暴露于一天,其辐射剂量与他们在深空中可能经历的剂量相当。这些实验是在纽约布鲁克海文国家实验室的美国国家航空航天局空间辐射实验室进行的,这是该国唯一可以进行这种实验的设施。一周后,在被运回UCSF后,一些小鼠用PLX5622治疗15天,这种药物是由Berkeley制药公司Plexxikon公司生产的,Rosi实验室先前已经证明可以预防认知缺陷在照射脑之前给予癌症放射疗法的小鼠模型。

在本研究中,经辐照的动物最初没有认知缺陷,但在三个月后,它们开始出现记忆障碍迹象。通常,当研究人员将老鼠放在一个熟悉而陌生的物体的房间里时,动物会花更多时间探索新物体。但是三个月前暴露于太空辐射的老鼠平等地探测了这两个物体 - 大概是因为他们不记得前一天看到过其中一个物体。

值得注意的是,暴露于辐射后很快接受过PLX5622治疗的动物就像记忆任务中的健康小鼠一样。研究人员检查了动物的大脑,发现虽然未处理小鼠的大脑充满了活化的小胶质细胞,并且已经丢失了大量的突触,但处理过的小鼠的大脑看起来就像正常一样。作者推测,通过迫使大脑用新的,健康的小胶质细胞代替暴露于暴露于辐射的小胶质细胞,该药使动物避免了辐射的认知后果。

“这确实是一个很好的证据,首先重新引导大脑的小胶质细胞可以保护辐射照射后的认知功能,第二,我们不一定需要在辐射暴露后立即治疗,以使药物有效,”Rosi说。

研究人员称,由Plexxikon生产的类似化合物PLX5622(细胞受体分子称为CSF1R的抑制剂)已经在临床试验中用于治疗多种人类癌症,这表明新的发现很快就可以转化为人类使用。除了航天飞行以外,这些化合物还可能用于预防癌症放射治疗后的认知障碍,或与年龄有关的认知障碍 - 也与小胶质细胞驱动的脑部炎症有关。

研究联合主要作者,Rosi实验室博士后研究员Karen Krukowski博士说:“美国太空总署非常希望能找到确保航天员在太空旅行中的安全和任务成功的方法。“但宇航员人数很少 - 这些发现可能有助于防止其他形式的认知障碍,这令人兴奋。”

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